記者1日從南京郵電大學獲悉，該校王永進教授團隊與2014年諾貝爾物理學獎得主 Hiroshi Amano教授合作，研發(fā)出同質集成發(fā)射、傳輸和接收器件的芯片，用光子取代電子進行數據傳輸，并實現(xiàn)了基于音頻的雙工通信系統(tǒng)演示，相關成果于10月31日發(fā)表在《光：科學與通信》上。
“同質集成”是業(yè)界的一個難題。長期以來，光發(fā)射、傳輸、調制和接收器件等分屬不同的研究領域，沒有人將它們聯(lián)系起來研發(fā)。而作為發(fā)光器件，電子注入量子阱二極管時，器件發(fā)生電光轉換而發(fā)光；作為光探測器件，量子阱二極管器件吸收高能光子，發(fā)生光電轉換而生成光電流。
王永進教授首先發(fā)現(xiàn)，量子阱二極管發(fā)光譜和探測響應譜有重疊區(qū)，量子阱二極管器件同時存在電光、光電轉換，出現(xiàn)量子阱二極管光發(fā)射和探測共存現(xiàn)象（王氏效應），闡明了量子阱二極管發(fā)光和探測共存現(xiàn)象的物理機制。
因此，具有相同量子阱結構的量子阱二極管器件可以采用相同的工藝流程制備在同一塊芯片上。科研人員采用硅襯底氮化物晶圓，通過波導互聯(lián)，實現(xiàn)同質集成光電子芯片。量子阱二極管器件同時作為收發(fā)器件，采用光子實現(xiàn)芯片內的信息雙向傳輸，通過自干擾消除法分離發(fā)送和接收信息，提高了通信系統(tǒng)的吞吐量。
芯片采用光子取代電子進行數據的傳輸，能夠有效應對高密度集成芯片的能耗和熱效應問題，為化合物光電子信息時代處理器光互連存儲器系統(tǒng)提供了物理支撐和芯片基礎。該工作進一步確立了我國在該領域的國際引領地位。
